Акселерометр

Союз СоветскикСоциалистическихРесйублии ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 901913(54) АКСЕЯЕРОИЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения линейных ускорений с представлением результата в цифровой форме.Известны акселерометры, содержащие полный ротор, частично заполненный жидкостью с большим коэффициентом отражения, например, ртутью, и приводимый в равномерное движение двигателем, и фотоэлектрический датчик положения жидкости 11,Г Вследствие того, что выражение для градуировочной характеристики линеариэуется, имеет место погрешность1 З нелинейности.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является акселерометр, содержащий полный цилиндр20 с жидкостью, составленной в виде смеси двух компонентов с различными плотностями и различными степенями оптической прозрачности, привод постоянной скорости и фотоэлектрический датчик положения 23,Однако в данном устройстве имеетместо погрешность нелинейности, величина которой растет с увеличениемизмеряемого ускорения. Эта погрешность обусловлена линеаризацией выражения для градуировочной характеристикии.Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения погрешности нелинейности.Указанная цель достигается тем,что в акселерометр введены два двоичных счетчика, схема переноса прямого и обратного кодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ,при этом первый датчик положения соединен с первым входом элемента ИЛИ;выход которого соединен с первым вхо-дом схемы задержки, а выход схемы задержки соединен со входами первогосчетчика, второй датчик положения со-Сединен с первыми входами первого иЭ 90191второго элементов И, выход второгоэлемента И соединен со вторым входомэлемента ИЛИ, а выход первого элемента И соединен со вторым входом схемы задержки, причем вторые входы первого и второго элементов И соединенысоответственно с первым и вторым выходами триггера и с первым и вторымвходами третьего и четвертого элемен"тов И, вторые входы которых соединены вс первым входом триггера, а второйвход триггера - с выходом пятого элемента И, входы которого соединены свыходами нулевых разрядов второгосчетчика, причем выходы первого счетцика церез схему переносов прямого и.обратного кодов соединены с входамиразрядов второго счетчика со сдвигомна один разряд в сторону старшегоразряда, .при этом схема переноса пря-мого и обратного кодов соединена сдвумя входами схемы задержки.На чертеже представлена схема ак"селерометра.Акселерометр содержит измеритель"но-преобразовательную головку 1, которая состоит иэ двух датчиков 2 и 3положения и чувствительного элемента 4 в виде сосуда, частично запол"ненного жидкостью и приводимого в равномерное вращение двигателем, триггер 5, элементы И 6-10, элемент ИЛИ 11,схему 12 задержки, двоичные счетчики 13 и 14, схему 15 переноса прямогои обратного кодов.Устройство работает следующим образом,Чувствительный элемент 4 иэмерительно-преобразовательной головкивоспринимает информацию о величине изнаке ускорения, которая измеряетсяс помощью датчиков 2 и 3 положения,С выходов датчиков положения снимаются сигналы в виде числоимпульсной последовательности, при этом на выходедатчика 2 число импульсов равноМ, (а + ЬЙ, (1)а на выходе датчика 3М = (а-Ь)г 4, (2)где а и в - некоторые постоянные коэффициенты;56- линейное ускорение, подлежащее измерению.Разность квадратов числа импульсовна выходе датчика 2 и датчика 3 естьлинейная функция ускорениюИИ -Мг =26(3)Реализация данной зависимости осуществляется предлагаемой схемой. В исходном положении триггер 5 и счетчики 13 и 14 находятся в нулевом состоянии.Первой начинает поступать импульсная последовательность с выхода дат" чика 2 через элемент ИЛИ 11 и схему 9 задержки, Счетчик 13 производит подсчет этого числа импульсов, Этими же импульсами осуществляется поразрядный перенос прямого кода числа, записанного в счетчике 13, в счетчик 14. Перенос кода начинается с младшего разряда счетчика 13 и осуществляется по счетным входам счетчика 14 через схему 15 йереноса прямого и обратного кодов со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов.При этом устройство работает в соответствии с рекуррентным соотношениемф 1,-. (и) - г(п) 1, (4) где 1 - текущее значение входногоколичества импульсов.Таким образом с поступлением каждого очередного иипульса с выхода датчика 2 положения в счетчике 14 записывается число, равное квадрату числа входных импульсов. Схема 12 задержки обеспечивает постоянство импульсов в счетчике 13 после окончания переноса .импульсов из счетчика 13 в счетчик 14.После окончания поступления импульсов с выхода датчика 2 счетчик 13 переводится в исходное состояние, а в счетчике 14 записывается код.М, соответствующий квадрату числа входных импульсов.Затем начинают поступать импульсы с выхода датчика 3, элемент Я 7 при этом открыт потенциалом с нулевого выхода триггера 5. В данном режиме, т,е. по второму входу, устройство работает аналогично. Отличие заключается лишь в том, что в счетчик 14 через схему 15 переноса переносится обратный код числа, записанного в счетчике 13. В итоге после прекращения поступления М импульсов с выхода датчика 3 в счетчике 14 будет записано .число, равное М "М . По команде "Опг грос" осуществляется считывание состояния разрядов счетчика 14 и триггера 5. При этом возможны два случая.1. М, - МО, С поступлением ког гманды "Опрос" подтверждается состояние триггера 5, что соответствует знаку "+", а величина ускорения определяется кодом на выходе счетчика 14.5 90192. й - й О. В момент и = М, где и- текущее значение количества импульсов на выходе датчика 3, счетчик 14 переходит в исходное состояние, что приводит к появлению импульса на выходе элемента И 10. При этом триггер 5 переводится в новое состояние, и элементы И 6 и И 9 открываются. Сигнал на выходе элемента И 9 соответствует знаку "-". Остальная часть импульсов с выхода датчика 3 поступает в усгройство по первому входу, что приводит к переносу в счетчик 14 прямых кодов чисел из счетчика 13. По окончании поступления импульсов с выхода датчика 3 формируется команда "Опрос", и информация о величине ускорения со счетчика 14 и элементов И 8 и И 9 выдается на выход, а триггер 5 возвращается в исходное со О стояние.Таким образом, применение дополнительно введенных двоичных счетчиков, схем переноса и задержки, а также риггера и элементов И и ИЛИ позволя т полностью устранить погрешность нелинейности, так как при этом выходной сигнал представляется в виде разности квадратов числа. импульсов, а в известном устройстве выходной сиг 30 нал представляется путем разложения разностей числа импульсов, в степенной ряд по аргументуи отбрасыванию нелинейных членов этого, ряда. В предлагаемом устройстве, кроме того, увеличивается крутизна градуировочной характеристики акселерометра.формула изобретения40Акселеромет р, содержащий измерительно-преобразовательную головку, сот стоящую из чувствительного элемента 3 6в виде сосуда, частично заполненногожидкостью, и связанного с приводомпостоянной скорости и двух датчиковположения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностив него введены два двоичных счетчика,схема переноса прямого и обратногокодов, схема задержки, триггер, элементы И и ИЛИ при этом первый датчикположения соединен с первым входомэлемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом схемы задержки,а выход схемы задержки соединен совходами первого счетчика, второй датчик положения соединен с первыми входами первого и второго элементов И,выход второго элемента И соединен совторым входом элемента ИЛИ, а выходпервого элемента И соединен со вторым входом схемы задержки, причем вто-,.рые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с пер"вым и вторым выходами триггера и спервым и вторым входами третьего ичетвертого. элементов И, вторые входыкоторых соединены с первым. входомтриггера, а второй вход триггера - свыходом пятого элемента И, входы которого соединены с выходами нулевыхразрядов второго .счетчика, причем выходы первого счетчика через схемупереносов прямого и обратного кодовсоединены с входами разрядов второгосчетчика со сдвигом на один разрядв сторону старшего разряда, при этомсхема переноса прямого и обратногокодов соединена с двумя входами схемы задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское. свидетельство СССРй 415583, кл. 6 01 Р 15/08, 1972.2, Авторское свидетельство СССР479034, кл. 6 01 Р 5/08, 1973каз 12370/54ВН 11 уФилиал Редактор Е. Пап Составитель Б Техреду С, Ииг Тираж о 82 ПИ .Государствен о делам изобрет Москва В-Я ППП "Патент", ги открытииРаьщская наб, д, 4/5ъиеа ищи 2 ю еУжгород, ул. Проектн Сычеова ого ний Корректор Г. Решетни П одпи сноемитета СССР